Радиоактивные элементы: как Мария Кюри открыла полоний и радий

Физик и химик Мария Кюри известна благодаря открытию полония, радия и исследованиям радиоактивности. Она — первая женщина, получившая Нобелевскую премию, первый человек в мире, ставший лауреатом дважды, и первая женщина-преподаватель университета Сорбонны. Однако за свой успех ей пришлось заплатить собственной жизнью — Кюри стала жертвой лучевой болезни.

Мария Кюри и ее попытки получить высшее образование

Мария Склодовская родилась в семье преподавателей в Варшаве, которая тогда входила в состав Российской империи. Ее отец работал учителем физики и математики в местных школах, а мать руководила Варшавской школой для девочек.

Когда Марии было десять лет, мать умерла от туберкулеза, и девочка была вынуждена подрабатывать гувернанткой. Мария совмещала работу с учебой в подпольном «Летучем университете» — в то время в Варшаве высшее образование было недоступно для девушек. Постепенно интерес к науке рос, и она приняла решение уехать за границу, чтобы учиться у профессионалов.

В 1891 году Мария уехала в Париж, где поступила в университет Сорбонны на физико-математический факультет. Однако денег не хватало, и девушка была вынуждена учиться ночью, а днем давать частные уроки и сильно экономить: голодать и не включать отопление зимой. Несмотря на сложности, она была счастлива, что могла получать образование.

Исследование радиоактивности

После окончания университета Мария заинтересовалась магнитными свойствами различных металлов. Тогда же она познакомилась со своим будущим мужем Пьером Кюри, известным физиком и специалистом по магнетизму. Он заведовал лабораторией в Муниципальной школе индустриальной физики и химии, где девушке выделили помещение для работы.

В 1897 году ученая искала тему для диссертации и заинтересовалась открытием французского физика Анри Беккереля. Он обнаружил, что уран излучает даже в отсутствии света.

Тогда она начала измерять радиоактивность всех химических элементов и сплавов. Позже к исследованию присоединился Пьер, и супруги Кюри обнаружили, что «лучи Беккереля» испускает не только уран, но и торий — тяжелый слаборадиоактивный металл серебристо-белого цвета. Ученые предположили, что способность излучать зависит не от внешних факторов, а является особенностью атомов, и назвали это явление «радиоактивностью».

Мария продолжила изучать уран, чтобы больше узнать о его излучении. Ранее ее муж со своим братом, Полем-Жаком, изобрели «электрометр Кюри», который она использовала в своем исследовании. Мария обнаружила, что уран постоянно испускал лучи — их количество было прямо пропорционально количеству атомов в образце.

Кюри пришла к выводу, что излучение является атомным свойством урана. Это открытие опровергло мысль о том, что атом неделим. Теория радиоактивного распада, которую предложила Мария, помогла объяснить существование субатомных частиц.

Открытие новых химических элементов: полоний и радий

При изучении урана Мария Кюри обнаружила, что урановые минералы — торбернит и смоляная обманка — влияют на проводимость воздуха больше, чем чистый металл. Тогда она предположила, что они могут иметь в своем составе более радиоактивные компоненты. Вместе с мужем Мария начала изучать смоляную обманку в попытке обнаружить новые химические элементы.

В июле 1898 года супруги опубликовали статью, в которой объявили об открытии полония. Свое название он получил в честь Польши — родины Марии Кюри. Они установили, что новый элемент в 300 раз радиоактивнее урана.

В декабре супруги объявили об открытии еще одного элемента — радия, который получил свое название от латинского слова radius, что означает «луч». Он оказался почти в миллион раз радиоактивней, чем уран.

Пьер Кюри начал изучать физические свойства новых элементов, в то время как Марии было интереснее отделить их от минеральной формы. В 1902 году она вместе с помощницей смогла выделить десятую часть грамма чистого хлорида радия из тонны смоляной обманки. И только спустя восемь лет ей удалось получить чистый радий.

В 1906 году, переходя дорогу в Париже, Пьер Кюри поскользнулся и погиб под колесами конного экипажа. Это стало ударом для супруги, но она не могла прекратить свои исследования. В том же году Мария заняла место мужа в Сорбонне и стала первой женщиной-профессором в этом университете.

«Маленькие Кюри»: мобильные рентгены

Рентгеновские лучи были открыты Вильгельмом Рентгеном еще в 1895 году. Однако в Первую мировую войну аппараты находились только в госпиталях, далеко от поля боя. Тогда Мария Кюри предложила создать мобильные лаборатории, которые назвали Petite Curie — «Маленькие Кюри».

Для этого специальные грузовики, оснащенные рентгеновскими аппаратами, объезжали переносные госпитали, помогая хирургам определить расположение пули в теле или обнаружить переломы костей. Во время войны такие мобильные лаборатории спасли жизнь миллионам французских солдат.

Использование радия в бытовых товарах

Открытие радиоактивности и новых элементов стало прорывом и вызвало интерес у общественности. Однако тогда люди не боялись радиации. Наоборот — в ней увидели лекарство от всех болезней. Радий добавляли в шоколад и постельное белье, выпускали радиоактивные духи и сигареты. В США даже появился препарат «Радитор», что лечил от рака желудка, артрита и психические расстройств.

О вреде излучения и накопительных свойствах радиации узнали позже. В 1924 году на фабрике, где делали радиевые циферблаты случилась вспышка лучевой болезни — у работниц, облизывающих кисточки для создания мазков, выпали зубы, и появилась «радиевая челюсть» — кости лица просто разрушились.

Сама Мария Кюри умерла от радиационной апластической анемии. Ее деревянный гроб поместили сначала в свинцовый, а после снова в деревянный. Однако излучение вокруг такой могилы все равно было в 30 раз больше нормы! Ее дневники и книги до сих пор обладают повышенной радиоактивностью, а потому их хранят в специальном свинцовом ящике. О том, через сколько лет ее бумаги можно будет взять в руки — читайте в нашем материале!

Исследования Кюри помогли в создании атомной бомбы, изучении ядерной энергии, а также в исследовании онкологических заболеваний. Ее работа о радиоактивности лежит в основе измерения возраста Земли. Сейчас радий не добавляют в товары, а используют для облучения при производстве и дезинфекции медицинских изделий.